【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池隔膜，尤其涉及一种电池隔膜涂层浆料、电池隔膜及其制备方法与应用。
技术介绍
1、随着电动汽车的发展，对于长续航动力锂电池的需求日益增加，在这种情况下，锂离子电池向高比能方向发展。然而高比能锂离子电池的实际应用面临着循环衰减快、安全性能差等问题。隔膜作为锂离子电池四大主材之一，能够阻隔正负极接触短路，同时其微孔结构为离子提供有效通道，构成完整充放电回路。随着锂离子电池技术的发展，隔膜除了发挥上述作用外，还在不断向功能化发展。
2、目前应用较广泛的是pvdf(聚偏氟乙烯)涂层隔膜，在锂电池热压工序后，pvdf涂层会与电极中的粘结剂发生热融合，显著提高电池的机械强度，防止在电池循环过程中发生变形，从而可以提高循环性能和安全性能。现有技术中，专利cn115295964a公开了一种锂离子电池涂布隔膜，包括聚烯烃隔膜基材及含有γ-al2o3陶瓷颗粒的涂层，无机陶瓷粉体涂布一定程度上可提高隔膜机械性能和热稳定性；但大量涂覆无机陶瓷材料会显著降低电池的能量密度。专利cn116722308a公开了一种功能化阻燃隔膜，在磷酸酯类单体上修饰环氧基团，利用阳离子开环聚合与其他功能化单体共聚，得到功能化的阻燃隔膜，来提高电池安全性；但该技术属于小分子聚合，存在单体和引发剂残留的风险。
3、综上，隔膜的功能化是未来的发展趋势，目前亟需找到一种集多种功能于一体，且不向或很少向电池引入负影响的隔膜技术。
4、鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、针对现
2、本专利技术的具体技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术首先提供一种电池隔膜涂层浆料，包括如式(i)所示结构式的共聚单体：0.5<n1≤0.8，0.05<n2<0.5；
4、其中，a为交联基团，所述交联基团为含有氧杂环和碳碳双键的单体；所述b为功能基团，所述功能基团为含有阻燃基团和碳碳双键的单体。
5、本专利技术发现，所述共聚单体交联固化前经加热能够变成粘流态，可以起到粘结剂的作用，在电芯组装过程中，经热压工序，可以有效粘结隔膜和极片；电芯组装完成后，所述交联基团可以借助电解液中生成的路易斯酸，在电芯加热老化的过程中完成交联固化，从而提升隔膜的热稳定性和机械稳定性，同时通过在聚合物链中引入功能基团，从而大大改善电池的安全性能。
6、作为优选，所述交联基团为具有式(ii)所示结构式的单体：其中，r1选自取代或未取代的c1～c10的烷基、取代或未取代的c2～c10的烯基以及酰基；r2选自取代或未取代的氧杂环。
7、作为优选，所述氧杂环中至少一个碳原子被氮原子取代。
8、本专利技术发现，所述交联基团中具有螯合效应的n元素能够络合过渡金属离子，有效防止正极活性材料中溶解的过渡金属离子扩散到负极并沉积、破坏其固体电解质界面膜(sei)，从而进一步提高电池的循环稳定性。
9、作为优选，所述交联基团为2-(2-氧代恶唑烷-3-基)丙烯酸乙酯或4-丙烯酰吗啉。
10、作为优选，所述阻燃基团包括磷酸酯基、亚磷酸酯基、膦酸酯基、磷腈基或胺基。
11、作为优选，所述功能基团选自二甲基-乙烯基磷酸酯、烯丙基磷酸二甲酯、n,n-二乙基烯丙胺或丙烯酸二甲胺基乙酯。
12、作为优选，所述电池隔膜涂层浆料包括如式(iii)所示结构式的共聚单体：0.5<n1≤0.8，0.05<n2≤0.2，0.05<n3≤0.1；
13、其中，c为间隔基团，所述间隔基团为含碳碳双键的不饱和单体；优选地，所述间隔基团选自乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸苯甲酯或甲基丙烯酸苯甲酯。
14、本专利技术发现，当在所述交联基团和所述功能基团中间引入所述间隔基团时，能够降低所述共聚单体的空间位阻，调节单体机械强度，降低成本。
15、作为优选，所述共聚单体包括以下任一结构式：
16、
17、
18、其中，0.5<n1≤0.8，0.05<n2≤0.2，0.05<n3≤0.1。
19、第二方面，所述式(i)所示结构式的共聚单体的制备方法可以采用本领域多种方式合成；作为优选，本专利技术提供一种合成方法，其包括如下步骤：
20、选择a、b对应的共聚单体以一定比例加入带有机械搅拌的三口烧瓶中，加入反应溶剂(如四氢呋喃)，然后搅拌至体系溶解。然后向体系中通入惰性气体保护，并向体系中加入引发剂(如偶氮二异丁腈)，随后将体系升高至65～80℃，持续搅拌5～15h至反应结束；将反应液倒入石油醚中沉淀出聚合物，产物使用石油醚洗涤若干次并干燥，得到共聚单体。
21、进一步地，所述式(iii)所示结构式的共聚单体的制备方法可以采用本领域多种方式合成；作为优选，本专利技术提供一种合成方法，其包括如下步骤：
22、选择a、b、c对应的共聚单体以一定比例加入带有机械搅拌的三口烧瓶中，加入反应溶剂(如四氢呋喃)，然后搅拌至体系溶解。然后向体系中通入惰性气体保护，并向体系中加入引发剂(如偶氮二异丁腈)，随后将体系升高至65～80℃，持续搅拌5～15h至反应结束；将反应液倒入石油醚中沉淀出聚合物，产物使用石油醚洗涤若干次并干燥，得到共聚单体。
23、第三方面，本专利技术还提供一种电池隔膜的制备方法，具体使用所述的电池隔膜涂层浆料制备隔膜。
24、第四方面，本专利技术进一步提供一种电池隔膜，包括基膜和涂层，所述涂层由所述的电池隔膜涂层浆料制得。
25、第五方面，本专利技术进一步提供一种电池，包括正极、负极、电解液和所述电池隔膜。
26、基于上述技术方案，本专利技术的有益效果在于：
27、本专利技术通过对隔膜涂层浆料进行优化，能够使所述电池隔膜的涂层在电芯加热老化过程中可实现聚合物交联固化，固化后的涂层完全不溶，能够有效提升隔膜的热稳定性和机械稳定性，同时在涂层链中引入阻燃基团，能够进一步改善电池的安全性能；采用本专利技术所述隔膜涂层浆料制备锂离子电池时，热压过程中，多功能涂层将所述隔膜与正极片粘结在一起，能够保障电芯的尺寸稳定性。
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1.一种电池隔膜涂层浆料，其特征在于，包括如式(I)所示结构式的共聚单体：0.5<n1≤0.8，0.05<n2<0.5；
2.根据权利要求1所述的电池隔膜涂层浆料，其特征在于，所述交联基团为具有式(II)所示结构式的单体：其中，R1选自取代或未取代的C1～C10的烷基、取代或未取代的C2～C10的烯基以及酰基；R2选自取代或未取代的氧杂环。
3.根据权利要求2所述的电池隔膜涂层浆料，其特征在于，所述氧杂环中至少一个碳原子被氮原子取代。
4.根据权利要求1或2所述的电池隔膜涂层浆料，其特征在于，所述交联基团为2-(2-氧代恶唑烷-3-基)丙烯酸乙酯或4-丙烯酰吗啉。
5.根据权利要求1～4任一项所述的电池隔膜涂层浆料，其特征在于，所述阻燃基团包括磷酸酯基、亚磷酸酯基、膦酸酯基、磷腈基或胺基。
6.根据权利要求1～5任一项所述的电池隔膜涂层浆料，其特征在于，所述功能基团选自二甲基-乙烯基磷酸酯、烯丙基磷酸二甲酯、N,N-二乙基烯丙胺或丙烯酸二甲胺基乙酯。
7.根据权利要求1～6任一项所述的电池隔
8.一种电池隔膜的制备方法，其特征在于，使用权利要求1～7任一项所述的电池隔膜涂层浆料制备隔膜。
9.一种电池隔膜，其特征在于，包括基膜和涂层，所述涂层由权利要求1～7任一项所述的电池隔膜涂层浆料制得。
10.一种电池，包括正极、负极、电解液和隔膜，其特征在于，所述隔膜为权利要求9所述的电池隔膜，或者权利要求8所述制备方法制得的电池隔膜。
...【技术特征摘要】
1.一种电池隔膜涂层浆料，其特征在于，包括如式(i)所示结构式的共聚单体：0.5<n1≤0.8，0.05<n2<0.5；
2.根据权利要求1所述的电池隔膜涂层浆料，其特征在于，所述交联基团为具有式(ii)所示结构式的单体：其中，r1选自取代或未取代的c1～c10的烷基、取代或未取代的c2～c10的烯基以及酰基；r2选自取代或未取代的氧杂环。
3.根据权利要求2所述的电池隔膜涂层浆料，其特征在于，所述氧杂环中至少一个碳原子被氮原子取代。
4.根据权利要求1或2所述的电池隔膜涂层浆料，其特征在于，所述交联基团为2-(2-氧代恶唑烷-3-基)丙烯酸乙酯或4-丙烯酰吗啉。
5.根据权利要求1～4任一项所述的电池隔膜涂层浆料，其特征在于，所述阻燃基团包括磷酸酯基、亚磷酸酯基、膦酸酯基、磷腈基或胺基...
【专利技术属性】
技术研发人员：常增花，马晨曦，赵珮竹，杨嫚，王仁念，王博，王建涛，
申请(专利权)人：国联汽车动力电池研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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